中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的快速發(fā)展，智能通信設備、基站和衛星等需要更高工作頻率、更大帶寬的射頻濾波器，體聲波（BAW）射頻濾波器具有頻率高、機電有效耦合系數（kt2）大、品質(zhì)因子（Q）高、體積小、CMOS工藝兼容的優(yōu)秀特性，在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中具有重要的應用。然而，當器件的工作頻率達到4 GHz甚至5 GHz以上時(shí)，BAW濾波器所需的諧振器面積會(huì )由低頻時(shí)的上萬(wàn)或數千μm2減小到數百μm2，導致其有效機電耦合系數（kt2）的降低，阻礙帶寬的提升，也顯著(zhù)降低了功率容量。如何在小面積下提升帶寬和功率容量，稱(chēng)為業(yè)界難題。
近期，來(lái)自浙江大學(xué)與杭州樹(shù)芯科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：樹(shù)芯科技）的董樹(shù)榮、軒偉鵬團隊的研究表明：有效機電耦合系數（kt2）隨其面積減小而降低的同時(shí)，諧振器的串聯(lián)與并聯(lián)諧振頻率也隨其面積減小而變化，而且隨著(zhù)頻率增加，這一變化更加顯著(zhù)，而通過(guò)優(yōu)化面積可以顯著(zhù)改善kt2的降低，從而實(shí)現近15%的帶寬增加。研究人員基于此提出了一種體聲波（BAW）諧振器的新Mason模型，增加了面積的影響，并利用Mason模型設計了高性能N79波段（4.8-4.96 GHz）諧振器和帶寬240 MHz的濾波器。該濾波器最小插損?0.93 dB，帶外抑制-25 dB的優(yōu)異性能，同時(shí)也體現出優(yōu)良的功率容量，在34 dBm的功率輸入下，溫度為90℃左右，仍然可以正常工作。該技術(shù)突破了高頻BAW濾波器在現代無(wú)線(xiàn)通信的帶寬難題和微基站的功率容量的應用瓶頸。相關(guān)研究成果2023年10月以“High-Performance N79 Band AlScN BAW Resonator and Filter With the Consideration of Area Effect”為題發(fā)表在IEEE Transactions on Electron Devices期刊上（DOI: 10.1109/TED.2023.3311773）。
圖1：面積效應對BAW諧振器性能的影響
圖2：實(shí)測BAW諧振器與濾波器性能
圖3：BAW濾波器不同射頻輸入功率下的紅外熱成像圖
樹(shù)芯科技依托于劍橋大學(xué)和浙江大學(xué)在射頻MEMS器件領(lǐng)域近20年的技術(shù)積累，經(jīng)由科研成果轉化而來(lái)，在杭州設立有研發(fā)中心和月產(chǎn)1千片（8英寸晶圓）的產(chǎn)線(xiàn)，專(zhuān)注于高滾降SBAW及超大帶寬的HiBAW濾波器的設計、制造與銷(xiāo)售，可提供10 GHz頻率以下的高性能濾波器產(chǎn)品、高頻超寬帶濾波器產(chǎn)品，曾獲得浙江省科技進(jìn)步二等獎和教育部二等獎等，產(chǎn)品獲得多家智能通信設備頭部企業(yè)測試認證，廣泛應用于4G、5G、Wi-Fi、物聯(lián)網(wǎng)模組等領(lǐng)域。
樹(shù)芯科技產(chǎn)品如下：
（1）Wi-Fi 6E/7全頻段濾波器，帶寬為5.17-7.125 GHz，帶內插損最小點(diǎn)為1.4 dB，左邊帶具有非常高的陡降特性，在5 GHz處可以達到30 dB的帶外抑制，實(shí)現與5G N79頻段的共存。這款濾波器的封裝尺寸為1814和1411，可以有效減小使用面積。該款濾波器采用了樹(shù)芯科技自主創(chuàng )新的HiBAW工藝技術(shù)，能夠滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)通信中對邊帶高陡降和通帶大帶寬的高要求。
圖4：Wi-Fi 6E/7全頻段濾波器
（2）Wi-Fi 6E UNII 1-3頻段濾波器，通帶頻率位5.15-5.85 GHz，具有優(yōu)異的左邊帶陡降特性，在5GHz處達到30 dB的損耗，實(shí)現與5G N79頻段的共存。
圖5：Wi-Fi 6E UNII 1-3頻段濾波器
（3）N77全頻段產(chǎn)品，通帶覆蓋3.3-4.2 GHz，具有優(yōu)異的右邊帶陡降特性，可以實(shí)現5G N77和N79頻段的共存，提升通信質(zhì)量。
圖6：5G N77全頻段濾波器
